Спосіб регулювання температури повітря в підземній камері

Реферат: Спосіб регулювання температури повітря в підземній камері передбачає охолодження його в межах заданих параметрів шляхом подання повітря в камеру з температурою, нижчою за температуру повітря в ній. Регулювання температури повітря в камері здійснюють в режимах провітрювання і охолодження. При цьому в режимі провітрювання охолоджене повітря подають в камеру від вентилятора і змінюють його кількість за допомогою засувки шибера на вихідній трубі з вентилятора. А в режимі охолодження повітря подають в камеру від вихрової охолодної установки з утворенням охолоджувального ефекту за рахунок енергії адіабатичного розширення стисненого повітря і регулюють його температуру і кількість шляхом змінення тиску у підвідній магістралі. UA 113539 U (12) UA 113539 U UA 113539 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб регулювання температури повітря в підземній камері належить до гірничої промисловості, а саме до регулювання температури повітря в підземних камерах, яке нагрівається від працюючого обладнання і може бути використаним для регулювання температури повітря в підземних камерах з джерелами надходження тепла в глибоких залізорудних, вугільних і поліметалевих шахтах. Відомий спосіб регулювання температури шахтного повітря, який передбачає його охолодження за допомогою холодильних установок [Гурін А.О., Бересневич П.В., Немченко А.А. Ошмянскій І.Б. Аерологія гірничих підприємств. - Кривий Ріг: Видавничий центр КТУ, 2007. - С. 229-230]. Недоліком відомого способу є те, що він передбачає охолодження повітря установкою при будь-якій температурі повітря в камері. Спосіб не передбачає охолодження повітря в режимі провітрювання, коли температура в камері є невисокою. У разі, коли обладнання в камері не працює, або працює не все обладнання і надлишки тепла незначні, тоді охолоджувати повітря за допомогою машин немає потреби, в таких випадках є достатнім лише камеру провітрювати, тому цей спосіб не є ефективним. Найбільш близьким до вирішення існуючої проблеми є спосіб кондиціонування рудникового повітря в зоні гірничих робіт, що передбачає охолодження його за рахунок подання охолодженого повітря, температура якого нижче температури рудникової атмосфери [Патент на корисну модель № 46039 E21F 3/00 UA 2009. Бюл. 23]. Недоліком цього способу є те, що він не ефективний для регулювання температури в камері з працюючим обладнанням. Цей спосіб передбачає охолодження всього повітря, що надходить в зону гірничих робіт. Оскільки камери з працюючим обладнанням розташовані в приствольних комплексах, що далеко від зони гірничих робіт, тому цей спосіб кондиціонування повітря в камерах є недоцільним. Задачею корисної моделі, що пропонується, є удосконалення способу регулювання температури повітря в підземній камері за рахунок провітрювання її вентилятором у разі надходження в камеру незначних надлишків тепла і за рахунок охолодження за допомогою вихрової труби у разі, коли надлишки тепла в камері значні, що дозволяє підтримувати температуру в камері в межах допустимих параметрів та поліпшити умови праці обслуговуючого персоналу. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб регулювання температури повітря в підземній камері передбачає охолодження його в межах заданих параметрів шляхом подання повітря в камеру з температурою, нижчою за температури повітря в цій камері. Згідно з корисною моделлю, регулювання температури повітря в камері здійснюють в режимах провітрювання і охолодження, при цьому в режимі провітрювання повітря подають в камеру від вентилятора і змінюють його кількість за допомогою засувки шибера на вихідній трубі вентилятора, а в режимі охолодження повітря подають в камеру від вихрової охолодної установки з утворенням охолоджувального ефекту за рахунок енергії адіабатичного розширення стисненого повітря і регулюють його температуру і кількість шляхом змінення тиску у підвідній магістралі. Технічний результат від використання корисної моделі полягає у тому, що підвищується ефективність регулювання температури повітря в підземній камері з джерелами надходження тепла за рахунок здійснення режимів провітрювання і охолодження. Режим провітрювання застосовують за допомогою вентилятора у випадку, коли температура повітря в камері не перевищує допустимі значення. Режим охолодження застосовують, коли температура в камері перевищує допустимі значення, при цьому подають охолоджене повітря в камеру від вихрової охолоджувальної установки, яка утворює охолоджувальне повітря за рахунок адіабатичного розширення стисненого повітря. Таке регулювання температури дозволяє підтримувати її в межах допустимих значень (22-24 °C), що забезпечує поліпшення умов праці обслуговуючому персоналу, та дозволяє уникнути втрати працездатності від перегріву організму. На фіг. 1 наведено структурну схему способу регулювання температури повітря в камері шахтного водовідливу за допомогою пневматично-вихрової установки. На фіг. 2 наведено графіки залежності температури вентиляційного повітря від тиску стисненого повітря, що подається до охолоджувальної установки. На фіг. 3 представлено графік змінення коефіцієнта ефективності охолодження повітря в камері з працюючим обладнанням за її довжиною L. До структурної схеми регулювання температури (фіг. 1) належать наступні складові елементи обладнання: пневматично-вихрова установка 1, яка включає вентилятор, вихрову охолоджувальну установку, вентиляційний трубопровід В для подачі охолодженого повітря в камеру, електромагнітний клапан 2 для подачі стисненого повітря з магістралі М до установки 1; датчик 3 для контролю величини стисненого повітря; електрично керований привід вентилятора 1 UA 113539 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4, за допомогою якого змінюються число його обертів; засувка шибера 5, за допомогою якої змінюється кількість повітря у вентиляційному трубопроводі В; електрично керований привід 6 засувки шибера 5 та датчик 7, що контролює положення цієї засувки; датчик температури повітря 8 в підземній камері; датчик швидкості руху повітря 9 в камері; блок управління 10, з якого здійснюється регулювання температурою, КШВ - підземна камера шахтного водовідливу, в якій розташовано електричне обладнання, що виділяє тепло. Спосіб реалізується наступним чином. За температури повітря в камері нижчої допустимої (26°) її регулювання здійснюють у режимі провітрювання. Для цього охолоджене повітря подається в камеру за допомогою вентилятора, який обладнано до установки 1, а його швидкість контролюють за допомогою датчика швидкості руху повітря 9 і регулюють її шляхом змінення числа обертів вентилятора установки 1 за допомогою електрично керованого приводу 4 і засувки шибера 5. За температури повітря в камері вище допустимої, про що сигналізує датчик температури 8, її регулювання здійснюють в режимі охолодження. Для цього відкривається електромагнітний клапан 2, який обладнано на магістралі стисненого повітря М, і стиснене повітря надходить до вихрової установки 1. За рахунок адіабатичного розширення стисненого повітря у вихровій установці 1 відбувається його охолодження, причому ступінь охолодження залежить від тиску стисненого повітря, яке контролюється датчиком 3. Холодне повітря з вихрової установки подається у вентиляційний трубопровід В, в якому воно змішується з повітрям, що надходить від вентилятора, після цього охолоджена суміш повітря надходить в камеру шахтного водовідливу КШВ. Кількість охолодженого повітря регулюється за допомогою засувки 5, яка обладнана електрично керованим приводом 6. В процесі охолодження повітря в камері КШВ датчики температури 8 і швидкості повітря 9 надають інформацію в блок управління 10, в якому здійснюється порівняльний аналіз з допустимими параметрами мікроклімату: температура не більше 26 °C; швидкість руху повітря у межах 0,5-2,5 м/с, а потім надходить сигнал до електромагнітного клапану 2, який відкривається на певну позначку, про що інформує датчик тиску стисненого повітря 3, і стиснене повітря надходить до вихрової установки 1. За рахунок адіабатичного розширення стисненого повітря у камері вихрової установки відбувається його охолодження до мінусової температури. При цьому ступінь охолодження повітря у вировій трубі і його кількість залежать від величини тиску стисненого повітря, що надходить з магістралі М. Холодне повітря Qx, що надходить з вихрової установки з температурою tx=(-6) - (-8)°С, змішується у трубопроводі В з повітрям, яке надходить від вентилятора QB і ця суміш у відношенні QB/Qx=1:1 набуває температуру tc=15-16 °C. У разі, коли вентиляційне повітря від вентилятора надходить з температурою 20-22 °C і відношення QB/Qx=1:1 зберігається, то температура на виході з трубопроводу В становить tc=10-11 °C. Повітря такої температури з трубопроводу В надходить в камеру КШВ і знижує в ній температуру до 18-19 °C. На фіг. 2 наведено графіки 11, 12, 13, 14 залежності температури вентиляційного струменя від тиску стисненого повітря і кількості вентиляційного повітря QB, що надходить в підземну камеру. Як свідчать експерименти з регулювання температури повітря в камері шахтного водовідливу, інтенсивне зниження її відбувається за тиску стисненого повітря, що надходить до вихрової установки Р=15-25 кПа, а далі процес охолодження майже не змінюється до Р=50 кПа, потім при тиску Р>50 кПа знову відбувається зниження температури повітря в камері до 1819 °C. Ефективність охолодження повітря в камері ілюструється графіком 15 і визначається коефіцієнтом η (фіг. 3), який залежить від тиску стисненого повітря, що надходить до вихрової установки 1, а також далекобійності охолоджувального струменя L, м. Так, за тиску 50 кПа висока ефективність охолодження η=0,52 спостерігається на відстані L=8-10 м від вентиляційного трубопроводу В. Система регулювання працює в автоматичному режимі: за температури повітря в камері нижчої допустимої (t26 °C) діє режим охолодження за допомогою вихрової установки 1. Випробування системи охолодження повітря в реальних умовах камер водовідливу в шахтах Кривбасу, в яких працюють насоси потужністю 800 кВт, засвідчили її здатність підтримувати температуру повітря на рівні 22-25 °C, швидкість руху повітря в межах 0,5-2,5 м/с, а відносну вологість повітря на рівні 58-68 %. Використання запропонованого способу регулювання температури повітря в підземних камерах з джерелами надходження тепла від працюючого обладнання дозволяє підтримувати її в межах допустимих величин (22-25 °C) та забезпечувати нормалізацію мікроклімату і тим самим поліпшити умови праці шахтарів, що обслуговують обладнання. 2 UA 113539 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб регулювання температури повітря в підземній камері, що передбачає охолодження його в межах заданих параметрів шляхом подання повітря в камеру з температурою, нижчою за температуру повітря в ній, який відрізняється тим, що регулювання температури повітря в камері здійснюють в режимах провітрювання і охолодження, при цьому в режимі провітрювання охолоджене повітря подають в камеру від вентилятора і змінюють його кількість за допомогою засувки шибера на вихідній трубі з вентилятора, а в режимі охолодження повітря подають в камеру від вихрової охолодної установки з утворенням охолоджувального ефекту за рахунок енергії адіабатичного розширення стисненого повітря і регулюють його температуру і кількість шляхом змінення тиску у підвідній магістралі. 3 UA 113539 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4